基于高光谱与激光诱导荧光光谱融合的花生中AFB1检测研究开题报告

1. 研究目的与意义

花生作为我国主要油料与经济作物之一，其脂肪含量在50%左右，蛋白质含量达24%^[1]。且据研究资料显示，花生还具有提高智力、抗衰老、降低胆固醇、预防肿瘤等功效^[2]。但正因花生富含多种营养物质，其极易发生吸潮、酸败，霉变等情况，甚至产生黄曲霉毒素^[3]，造成巨大的经济损失。黄曲霉毒素（a#64258;atoxins）是由黄曲霉（aspergillus flavus）和寄生曲霉（a .parasiticus）产生的一类致癌性真菌毒素，其不但会对农作产品的品质产生巨大的影响，造成巨大的经济损失；即使是在低浓度水平下的摄入，也会损害食用者的健康。据联合国粮农组织报道，全球每年约25%的农作物受霉菌及其毒素污染，其中约 2% 的农产品因毒素污染超标而失去利用价值^[4]。目前，已有20多种黄曲霉毒素被检出，其中黄曲霉毒素b1 (afb1)的毒性最强，是最强的致癌物之一^[5]。并于1993年被世界卫生组织划定为i类致癌物。考虑到黄曲霉毒素b1的毒性及易发性，一直以来，世界上许多国家均对食品中afb1的含量进行严格限制与监测^[6]。例如，根据我国gb 2761-2017《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》规定，花生及其制品中afb1的限量为20μg/kg。

现行的黄曲霉毒素的检测方法从检测原理上可分为三大类：薄层层析法 (tlc) 、酶联免疫法 (elisa) 、高压液相色谱（hplc）^[7]。tlc能够快速、定量检测出样本中的黄曲霉毒素^[8]；hplc灵敏度高、分离效果好且能够配合不同的检测器进行使用^[9]；elisa法能够最大可能减少样品净化量，灵敏、准确地分析样品^[10]。而这些方法都存在着部分缺陷，例如：hplc耗时长、成本高；tlc灵敏度低，重现性差；elisa受基质效应影响，结果的可靠性降低^[11]。因此急需无损、灵敏度高的检测方法来对可能感染黄曲霉毒素的产品进行快速、准确的检测，提高检测效率与质量。

光谱技术，如荧光光谱和红外光谱，因为其具有快速、实时的检测能力，且样品前期准备时间少等优点，现已被广泛运用在农产品质量无损检测与评估中^[12]。而将传统荧光方法中，以汞灯、发光二极管为光源改为以激光作为激发光源的激光诱导荧光（lif）技术，能够大大提高荧光检测的效率和检测灵敏度。lif技术检测afb1的原理是根据afb1在紫外光激发下（340-400 nm）会发出蓝色（450 nm）荧光^[13]。但花生中含有一些具有荧光特性的物质，例如维生素、氧化类物质等。这些物质会将毒素对光谱的影响的荧光信号覆盖，从而对毒素检测荧光信号产生一定的干扰^[14]。此外，不同品种的花生，他们的物理特性（表观形状、大小、颜色、纹理）相差也大相径庭，其荧光信号会向不同方向发射，这会导致不同品种的花生在同一毒素浓度水平下会具有不同的荧光信号，这也会对黄曲霉毒素的检测造成一定干扰。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：本课题通过人工滴加不同浓度水平的黄曲霉毒素，得到毒素感染程度不同的花生样品。利用激光诱导荧光技术对不同品种、感染黄曲霉毒素程度不同的花生进行荧光信号采集。在能够通过激光诱导荧光技术区分开感染不同毒素浓度水平花生的基础上，再根据每一个品种的花生的理化指标与其荧光信号以化学、计量学方法，建立不同品种的花生对激光诱导荧光信号影响预测模型。

关键问题：每种花生需测的理化指标、化学计量学预测模型的建立、荧光信号的采集

写作提纲：摘要、简介、材料与方法、实验数据处理与分析、结论与未来展望

3. 国内外研究现状

激光诱导荧光（LIFS），作为一种灵敏且有效的技术，已经被研究应用于对液体或固体样品中的微量黄曲霉毒素进行检测。在以前的研究中，对被黄曲霉毒素污染的农产品，一般只研究其单个样品品种，并且使用了相对较高污染水平的黄曲霉毒素，以此来减少或消除品种差异性及激发源带来的荧光信号干扰。但Zhu等人发现#12220;浓度黄曲霉毒素污染的玉米在 400-550 nm 处荧光强度较低^[15]，而Yao等人却得到了与之相反的结论^[16]。这可能是由于两者实验的品种差异性导致不同的实验结果。但Wu利用激光诱导荧光光谱能够很好地分别区分开，两种不同开心果中未受污染与受污染的样本，黄曲霉毒素的荧光信号没有因为不同品种的开心果基质而受到影响^[17]。不同品种的样本是否会对AFB1的激光诱导荧光信号产生干扰，会产生怎样的干扰以及产生干扰的原因，都值得进一步的研究。

4. 计划与进度安排

①　2022年12月--2022年1月：收集好参考文献，制作出实验具体方案

②　2022年 2月--2022年3月：按照实验方案开展实验，得出各种所需数据并对数据进行处理与分析

③　2022年 4月--2022年5月：完成论文初稿的撰写

5. 参考文献

[1]. 杨慧,王童,翟辰璐,等.我国花生干燥影响因素分析及干燥技术装备研究进展[j].河南农业科学,2021,50(2):1-7.

[2]. john s. cundiff,kevin d. baker. curing quality peanuts invirginia[j]. virginia teach. 2009.

[3]. 饶卫华, 敖礼林. 如何高效储藏花生果和花生米[j]. 科学种养, 2012(6): 57. rao weihua, ao lilin. how to store peanuts and peanuts efficiently[j]. scientific cultivation, 2012(6): 57.